Файл: Школьник, Л. М. Скорость роста трещин и живучесть металла.pdf

за) при испытании при 20° С показывает систематичес­ кий рост с повышением температуры отпуска. При —46° С рост значений Кс начинается с температуры от­ пуска 380° С.

Ударными испытаниями выявлено снижение работы разрушения и повышение температуры перехода в хруп-

показало, что в обоих случаях с повышением темпера­ туры отпуска после закалки наблюдается снижение зна­ чений показателя степени п. Однако при —46° С это сни­

только для исследованной, но и для Сг—Mo— V и N i — Cr—Mo—V сталей (рис.70). Таким образом, можно за­

м о м у , о б ъ я с н я е т с я п р и р о д о й о х р у п ч и в а н и я , о б у с л о в л и ­

в а ю щ е й у в е л и ч е н и е д о л и м е ж к р и с т а л л и т н о г о р а з р у ш е ­ ния. Ввиду того что с к о р о с т ь роста т р е щ и н при прило­

ж е н и и н е б о л ь ш и х н а п р я ж е н и й н а х о д и т с я в п р е д е л а х 0,2—0,4 мкм, можно п р е д п о л о ж и т ь , что о х р у п ч и в а н и е

м е ж з е р е н и ы х п р о с л о е к не и н т е н с и ф и ц и р у е т п р о ц е с с ро ­

146

І7,5 мкм). Возможно, что при более высоких приложен­ ных напряжениях или при более низкой температуре испытания охрупчпвание, вызываемое этим явлением, скажется на скорости роста усталостных трещин. В не­ которых работах сообщено об увеличении скорости роста трещин при температурах отпуска, вызывающих явление отпускной хрупкости.

При всех температурах отпуска скорость роста тре­ щин в стали 4340 при +20 °С ниже, чем при —46°С.

Следует отметить, что во многих исследованиях не обнаружена связь скорости роста трещин с механически­ ми свойствами. Например, не было установлено [58] значительной разницы в скорости роста трещин в цилин­ дрических образцах с острым надрезом, изготовленных из трех марок углеродистых сталей, существенно разли­

Достаточно близки значения скорости роста трещин в малоуглеродистых легированных конструкционных ста­ лях, четырех марок, предел текучести и временное со­ противление которых различалось в два раза (табл.20).

Исследование выполняли на плоских образцах с глу­ боким щелевидным надрезом (радиус вершины 0,18 мм,

СВЫСОКИМ П Р Е Д Е Л О М ТЕКУЧЕСТИ

весьма малых и весьма больших АК результаты экспери­ ментов укладываются в диапазон ± 1 0 % от среднеквад­ ратичной линии регрессии (рис. 71).

Нижняя и верхняя границы области результатов испытаний описываются уравнениями:

rf/ d/V --= 0,66- 10-8 (Д/С)2 , 2 5 ;" dli'dN = 0,27.10-s (A/02 '2 5 .

Для решения практических задач основное значение, естественно, имеет уравнение для нижнего предела ско­ ростей роста трещин. Следует иметь в виду, что в ука­ занную область вошли результаты испытаний образцоз с различной толщиной.'

148

Поскольку результаты испытаний сталей четырех ма­ рок соответствуют узкой полосе значений коэффициента

образцов оказывают второстепенное влияние на скорость роста трещин. При высоких значениях К , близких к К і с , на.блюдается непропорционально большой рост скорости и потому при очень высоких значениях А К приведенные выше уравнения уже не могут быть использованы.

Результаты исследований указанных четырех марок стали согласуются с данными для высокопрочных ста­ лей, полученными другими исследователями.

Изучение скорости роста усталостных трещин обыч­ но проводят при разрастании трещин от искусственных надрезов. Однако искусственный надрез в определенной степени затрудняет изучение зародышевой стадии роста усталостных трещин и не позволяет в полной мере вы­ явить влияние структурных составляющих. Исследова­ ние, выполненное на гладких образцах, показало, что в шарикоподшипниковой стали трещины начинаются от неметаллических включений, причем зависимость ско­ рости роста от длины трещин в закаленной (на высокую твердость) стали аналогична установленной для мягкой стали [59]. Для шарикоподшипниковой стали характер­ ны три периода развития трещин: 1) период высокой ско­ рости, заканчивающийся при длине трещины в несколь­ ко десятков микрон, 2) период стабильного роста трещин по логарифмически-линейному закону и 3) период очень быстрого развития. Для второго периода характерны короткие промежутки, при остановке развития трещин. Скорость роста на поверхности и в глубь сечения образ­ ца примерно одинаковая.

Большой интерес представляет установление связи скорости роста усталостных трещин с вязкостью разру­ шения. Для таких исследований использованы образцы высокопрочных сталей 4340, H—11 и 18—Ni, отпущенных

149